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らせん高分子と二核金属錯体との指向性配位によるキラル空間の創成と不斉触媒への展開

公募研究

研究領域配位アシンメトリー:非対称配位圏設計と異方集積化が拓く新物質科学
研究課題/領域番号 17H05361
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関金沢大学

研究代表者

前田 勝浩  金沢大学, ナノ生命科学研究所, 教授 (90303669)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2018年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2017年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
キーワードらせん / キラル高分子 / 分子認識 / 不斉触媒 / 不斉識別 / 光学活性 / 不斉増幅 / 超分子化学 / キラル / 金属錯体
研究実績の概要

本研究は、らせん高分子に特徴的な協同効果による不斉増幅現象を活用し、微量キラル源からの効率的なキラルナノ空間の形成を目指す。さらに、外部刺激によるらせんの巻き方向の可逆的な制御が可能である特長を利用することにより、固体状態でキラリティー制御が可能なスイッチングキラルナノ空間を創成する。本年度は以下の研究成果が得られた。
1. らせん高分子集積キラルナノ空間の不斉反応への適用
昨年度、らせん構造を記憶として保持した側鎖にカルボキシル基を有するポリ(ジフェニルアセチレン)を、中心金属にロジウムを有する二核金属錯体と混合することにより、らせん高分子を多座配位子とした集積型らせん高分子錯体を合成することに成功し、本錯体を不斉シクロプロパン化反応の触媒として用いると、らせんキラリティーのみに由来する不斉選択性を発現することを見出している。本年度は、本錯体を触媒に用いた不斉反応について反応条件の最適化を行い、最大48%ee の不斉選択性が発現することを明らかにした。
2. キラルカチオンの配位によるポリアセチレンへのらせん誘起・記憶
側鎖に動的軸性キラルなビフェニル基を有するポリアセチレン (poly-1)が、溶液中だけでなく固体状態でもキラルゲストとの非共有結合相互作用を介して、一方向巻きらせん構造の誘起・記憶の現象を示すことを見出し、この特徴的な性質を利用して溶出順序を自在にスイッチできるキラルカラムの開発に世界で初めて成功している。しかし、poly-1に一方向巻きらせん構造を誘起するには、大過剰量のキラルゲストが必要であった。そこで、poly-1のビフェニル基上の2つのメトキシメトキシ基によって形成される擬クラウンエーテル構造に着目し、キラルアンモニウム塩をキラルゲストに用いることによって、触媒量(0.1当量)でもほぼ完全な一方向巻きらせん構造の誘起と記憶が可能であることを明らかにした。

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件)

  • [国際共同研究] Santiago de Compostela University(スペイン)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Santiago de Compostela(スペイン)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] A Three-State Switchable Chiral Stationary Phase Based on Helicity Control of an Optically Active Poly(phenylacetylene) Derivative by Using Metal Cations in the Solid State2019

    • 著者名/発表者名
      Hirose Daisuke、Isobe Asahi、Quinoa Emilio、Freire Felix、Maeda Katsuhiro
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: 141 号: 21 ページ: 8592-8598

    • DOI

      10.1021/jacs.9b03177

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Synthesis of Amphiphilic Block Copolymers Containing Chiral Polythiophene Chains and Their Micelle Formation and Chiroptical Properties2018

    • 著者名/発表者名
      Hirose Daisuke、Nozaki Satoru、Kanoh Shigeyoshi、Maeda Katsuhiro
    • 雑誌名

      Polymers

      巻: 10 号: 7 ページ: 718-718

    • DOI

      10.3390/polym10070718

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Direct Detection of Hardly Detectable Hidden Chirality of Hydrocarbons and Deuterated Isotopomers by a Helical Polyacetylene through Chiral Amplification and Memory2018

    • 著者名/発表者名
      Maeda Katsuhiro、Hirose Daisuke、Okoshi Natsuki、Shimomura Kouhei、Wada Yuya、Ikai Tomoyuki、Kanoh Shigeyoshi、Yashima Eiji
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: 140 号: 9 ページ: 3270-3276

    • DOI

      10.1021/jacs.7b10981

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Static Memory of Enantiomeric Helices Induced in a Poly(biphenylylacetylene) by a Single Enantiomer Assisted by Temperature- and Solvent-Driven Helix Inversion2017

    • 著者名/発表者名
      Maeda Katsuhiro、Shimomura Kouhei、Ikai Tomoyuki、Kanoh Shigeyoshi、Yashima Eiji
    • 雑誌名

      Macromolecules

      巻: 50 号: 19 ページ: 7801-7806

    • DOI

      10.1021/acs.macromol.7b01955

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Chiral Amplification Based on Aggregate Formation of Poly(biphenylylacetylene) Derivatives2019

    • 著者名/発表者名
      Asahi Isobe, Daisuke Hirose, Tatsuya Nishimura, Tomoyuki Ikai, Eiji Yashima, Katsuhiro Maeda
    • 学会等名
      日本化学会第99春季年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] キラル側鎖間で特異な協同効果を示す光学活性ポリフェニルアセチレン誘導体のキラル固定相への応用2018

    • 著者名/発表者名
      福田茉佑、磯部朝日、廣瀬大祐、Felix Freire、前田勝浩
    • 学会等名
      第67回高分子学会年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] A Switchable Chiral Stationary Phase Based on a Metal Cation-Responsive Optically Active Poly(phenylacetylene)2018

    • 著者名/発表者名
      Katsuhiro Maeda
    • 学会等名
      43rd International Conference on Coordination Chemistry (ICCC 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 金属カチオン応答性ポリ(フェニルアセチレン)誘導体を用いたキラル固定相の開発2018

    • 著者名/発表者名
      福田茉佑、廣瀬大祐、Felix Freire、前田勝浩
    • 学会等名
      平成30年度高分子学会北陸支部研究発表会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Development of a Chiral Stationary Phase for HPLC Based on a Metal Cation-Responsive Optically Active Poly(phenylacetylene)2018

    • 著者名/発表者名
      Asahi Isobe, Daisuke Hirose, Felix Freire, Shigeyoshi Kanoh, Katsuhiro Maeda
    • 学会等名
      日本化学会第98春季年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] らせん状ポリ(ジフェニルアセチレン)誘導体を配位子とするキラルな二核ロジウム錯体の合成と不斉触媒への応用2017

    • 著者名/発表者名
      松川春香、廣瀬大祐、西村達也、加納重義、前田勝浩
    • 学会等名
      第66回高分子学会年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Enantioseparation on a metal cation-responsive helical poly(phenylacetylene) as a chiral stationary phase for HPLC2017

    • 著者名/発表者名
      Asahi Isobe, Daisuke Hirose, Felix Freire, Katsuhiro Maeda
    • 学会等名
      29th International Symposium on Chirality
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Enantioseparation on a Metal Cation-Responsive Optically Active Poly(phenylacetylene) as a Chiral Stationary Phase for HPLC2017

    • 著者名/発表者名
      Asahi Isobe, Daisuke Hirose, Katsuhiro Maeda, Felix Freire
    • 学会等名
      第66回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] らせんキラリティーを有するポリ(ジフェニルアセチレン)誘導体を配位子とした二核ロジウム錯体の合成とその高分子不斉触媒としての応用2017

    • 著者名/発表者名
      松川春香、廣瀬大祐、西村達也、加納重義、前田勝浩
    • 学会等名
      第66回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] らせん高分子を使って分子の右と左を見分けるキラル空間をつくる2017

    • 著者名/発表者名
      前田勝浩
    • 学会等名
      第7回CSJ化学フェスタ2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2019-12-27  

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